Vashington universiteti tibbiyoti (UW Medicine, AQSh) qoshidagi Oqsil loyihalash instituti olimlari sunʻiy intellekt yordamida loyihalangan sintetik proteazalarni yaratdi: bu fermentlar boshqa oqsilni oldindan belgilangan aniq nuqtadan kesadigan molekulyar qaychi vazifasini bajaradi. Tadqiqotchilar nishon ketma-ketlikni belgilab, shu nishonlarni kesadigan fermentlarni loyihaladi va ularning aniqligini bir nechta tajriba sharoitida tasdiqladi. Ikkala tadqiqot natijalari 2026-yil 14-oktabrda Nature jurnalida ikkita alohida ilmiy maqola sifatida chop etildi — bu haqda UW Medicine xabarnomasi hamda Ars Technica yozdi.
Sistein proteazalar: 19% muvaffaqiyat, 30 mln marta tezlik
Birinchi maqolaga biokimyo yoʻnalishi doktoranti Xojae Choi rahbarlik qildi. Guruh fermentlarni faollashgan sistein “pichogʻi” atrofida qurdi: loyihalarning 19%i muvaffaqiyatli chiqdi va ular nishon ketma-ketlikni katalizlanmagan reaksiyaga nisbatan 30 mln marta tezroq kesdi. Hosil boʻlgan oqsillar tabiatda uchraydigan birorta proteazaga oʻxshamaydigan butunlay yangi buklanish shakllarini oldi.
Metalloproteazalar: amiloid-betani 100 mln marta tezroq kesish
Ikkinchi maqolaga doktoranturadan keyingi tadqiqotchi Anqi Chen va Kejia Wu rahbarlik qildi. Bu safar kesuvchi “pichoq” sifatida aminokislota emas, bogʻlangan metall ioni ishlatildi. Loyihalarning 36%i faollik koʻrsatdi va ular Altsgeymer kasalligi bilan bogʻliq amiloid-beta oqsilini moʻljallangan nishondan aniq kesdi — katalizlanmagan reaksiyadan 100 mln marta tezroq.
Bogʻlanish emas, kesish: nega fermentlar boshqacha ishlaydi
Koʻpchilik dorilar bogʻlanish orqali taʻsir qiladi: kichik molekula yoki antitanacha nishonga yopishib, uni birma-bir bloklaydi yoki faollashtiradi. Bitta dori molekulasi nishonning bitta nusxasi bilan ishlagani uchun oqsil dorilari odatda katta dozalarda tomir orqali yuboriladi — bemorlar soatlab tomchilab quyiladigan suyuqlik qabul qiladi yoki tomirga oʻrnatilgan port bilan yashaydi.
Fermentlar esa boshqa masshtabda ishlaydi: ferment nishonni oʻzgartirib, uni qoʻyib yuboradi va oʻzi oʻzgarmagan holda yana ishlashga tayyor boʻladi. Bitta loyihalangan proteaza oʻz umri davomida belgilangan nishonning minglabdan millionlabgacha nusxasini kesa oladi. Bu xuddi shu terapevtik samara uchun ancha past doza yetarli boʻlishini anglatadi.
“Bu oqsil loyihalash sohasida katta qadam. Soha oqsillar shakli va oʻzaro taʻsirini bashorat qilish hamda aniq qurishdan materiyani atom darajasida, nishonli va dasturlanadigan tarzda jismonan oʻzgartiradigan mexanizmlarni loyihalashga oʻtmoqda”, — dedi institut direktori, 2024-yilda kimyo boʻyicha Nobel mukofoti laureati Devid Beyker.
Tajribalar: tozalangan oqsillardan jonli hujayralargacha
Tadqiqotchilar yangi fermentlarni tozalangan oqsillarda, Altsgeymer kasalligi va amiotrofik lateral skleroz (ALS) bilan bogʻliq oqsillardan olingan ketma-ketliklarda sinadi. Tadqiqotlardan birida fermentlar laboratoriyada oʻstirilgan jonli inson hujayralari ichida ham sinab koʻrildi.
Proteazalarni loyihalashda chuqur oʻrganishga asoslangan usullar qoʻllandi: tuzilmalar ishlab chiqildi, ular maqsadli ketma-ketlikni kesish qobiliyati boʻyicha saralandi va proteazalarning tuzilmalari hisoblash chizmalariga mos kelishi tasdiqlandi.
“Proteazalarni noldan loyihalash uzoq yillik muammo boʻlib kelgan. Tanlangan bogʻlarni aynan kesadigan butunlay yangi sistein proteazalarni yaratganimiz va ularning jonli hujayralar ichida ham ishlashi juda hayajonli. Bu maxsus tayyorlangan molekulyar qaychilarni loyihalash sari qadam”, — dedi tadqiqotlardan birining yetakchi muallifi, Vashington universiteti tibbiyot maktabi biokimyo yoʻnalishi doktoranti Xojae Choi.
“Proteazalar — faqat boshlanishi. Biz biologik tizimlarga tobora murakkab taʻsir koʻrsata oladigan loyihalangan molekulalarning yangi avlodini koʻzlaymiz — bu biologiyani oʻrganish va kasalliklarni davolash uchun yangi imkoniyatlar ochadi”, — dedi maqolalardan birining hamrahbar muallifi, doktoranturadan keyingi tadqiqotchi Anqi Chen.
Nega bu qiyin edi va keyingi yoʻnalishlar
Proteaza “pichogʻi” kesish kimyosi uchun deyarli atom aniqligida joylashishi kerak, tabiiy proteazalar esa nishon ketma-ketlikni “ushlab turish” uchun nozik moslashuvchanlikka tayanadi. Bu ikki xususiyat ham loyihalash uchun jiddiy muammo boʻlib kelgan. Soʻnggi yutuqlar yangi hisoblash modellarining bunday murakkabliklarni yengish qobiliyati yaxshilangani tufayli erishildi.
Bu yutuq anʻanaviy dorilar yopisha oladigan “choʻntak”ka ega boʻlmagani uchun shu paytgacha “doriga boʻysunmas” hisoblangan kasallik bilan bogʻliq oqsillarni nishonga olish eshigini ham ochadi. UW Medicine qaydicha, proteazalarning funksional xususiyatlari bogʻlovchi vosita bilan amalga oshirib boʻlmaydigan yondashuvlarni ochadi: virus oqsilini yoki bakterial toksinni butunlay yoʻq qilish, neyrodegenerativ kasalliklarda toʻplanadigan notoʻgʻri buklangan oqsillarni tozalash yoki dorining himoya “qopqogʻini” kesib, uni faqat kerakli toʻqimada ishlaydigan qilish.
Ish Xovard Xyuz tibbiyot instituti, Audacious Project, Open Philanthropyʻning Oqsil loyihalashni yaxshilash fondi, Shmidtlar oilasi fondi, Vu Tsay nomidagi tadqiqot fondi va boshqa homiylar tomonidan qoʻllab-quvvatlandi.
